淺談城市基坑支護體系錨索施工防塵措施

向明智 何曉靜 王雙峰 胡華偉

（四川省地質(zhì)工程勘察院集團有限公司，四川 成都 610000）

隨著城市化進程的加快，城區(qū)中心土地價值達到寸土寸金的程度，城市化進程中，人類逐漸朝地下索取空間，城市建筑地下室由原來的1～2層，逐漸變?yōu)?～4層，甚至更多層。錨拉樁是較為常用的城市基坑支護體系之一。

在錨索施工過程中，空壓機在施工過程中提供氣源動力，是氣動系統(tǒng)的核心設(shè)備，它是將原動的機械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置?？諌簷C成為城市基坑支護體系錨索施工過程中不可或缺的動力裝置。城市基坑周邊居民往往相對較為密集，錨索施工過程中產(chǎn)生的揚塵需采取有效的防塵措施，否則擴散到周邊環(huán)境中，造成周邊空氣中PM2.5和PM10[1]超標(biāo)，觸發(fā)揚塵監(jiān)控系統(tǒng)報警[2]。

城市基坑工程錨索施工過程中采取有效的防塵措施，有效降低施工過程產(chǎn)生的揚塵數(shù)量，降低施工現(xiàn)場固體顆粒物質(zhì)的含量，改善工人施工環(huán)境，滿足政府監(jiān)管部門施工現(xiàn)場揚塵控制的要求，滿足現(xiàn)代綠色環(huán)保施工的要求，達到保護環(huán)境的目的[5]。

由于錨索施工產(chǎn)生的揚塵數(shù)量與錨索施工段巖土體類別、含水量率、地下水水位、空壓機送風(fēng)量、鉆頭鉆速等密切相關(guān)，根據(jù)不同的地層選擇合適的降塵措施，能夠有效控制揚塵污染。

本文以成都某基坑錨索施工降塵為例，分析錨索施工降塵施工措施。

1 地層巖性

根據(jù)地勘報告，鉆孔揭露深度范圍內(nèi)，場地地層從上至下依次為第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）及白堊系灌口組（K2g）泥巖。地層主要特征分述如下：

1.1 第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）

填土：雜填土主要由新近回填卵石、磚瓦塊碎片混少量黏性土等組成。填土厚度0.5～1.5 m。

1.2 第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）

（1）粉質(zhì)黏土及細(xì)砂：粉質(zhì)黏土根據(jù)狀態(tài)可分為可塑粉質(zhì)黏土及軟塑粉質(zhì)黏土，全新統(tǒng)沖積層層底埋深約3.50 m。

（2）卵石：黃灰、灰色。以弱風(fēng)化為主。濕～飽和。

松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密實卵石四個亞層，卵石層厚3.50～4.50 m，層底埋深7.5～8.0 m。

（3）白堊系灌口組（K2g）中風(fēng)化泥巖：泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造，主要礦物成分為黏土礦物等。

2 地下水條件

根據(jù)勘察報告，場地地下水主要為埋藏于第四系砂卵石層中的孔隙潛水，大氣降水和區(qū)域地下水為其主要補給源。砂、卵石層為主要含水層，具有較強的滲透性，滲透系數(shù)約25m/d。在中風(fēng)化泥巖中，有基巖裂隙水分布，其水量主要受裂隙發(fā)育控制。場地枯水期孔隙潛水穩(wěn)定水位埋深3.8～4.5 m，豐水期最高水位埋深約1.5～3.0m。

施工期間雖然基坑進行了降水工作，但由于泥巖中有基巖裂隙存在，地下水位位于砂卵石界面位置處。

根據(jù)地層條件和設(shè)計文件，錨索施工涉及的地層為卵石層和泥巖。在類似地層施工過程中常用的除塵措施多為大面積噴淋，該方法會造成施工場地濕滑、泥濘、積水等情況，并會使鉆桿、套管濕滑，錨索施工用電存在一定的安全隱患，會影響工人正常施工，且該方法用水量大、針對性較差、除塵效率低、效果差。降塵措施如下：

2.1 控制供風(fēng)量

目前施工現(xiàn)場常用的降塵措施控制送風(fēng)量降塵，送風(fēng)量過大導(dǎo)致出口風(fēng)速過高，造成塵土飛揚。

卵石層錨索鉆探施工：錨索鉆孔在卵石層施工過程中，由于卵石層具有一定的含水量，潛孔錘旋轉(zhuǎn)過程中將大塊的卵石擊碎，變成小塊狀、碎屑狀、粉末狀固體物質(zhì)，加上固體顆粒物質(zhì)較大，需要嚴(yán)格控制送風(fēng)量，避免由于送風(fēng)量過大，造成孔內(nèi)沖出高速固體物質(zhì)速度過高，擊傷施工人員。該地層施工過程中，采用控制風(fēng)速可以有效控制揚塵，施工前可以根據(jù)現(xiàn)場施工進度、暫?；咏邓岣呗咽瘜拥暮?，降低揚塵。

中風(fēng)化泥巖層錨索鉆探施工：中風(fēng)化泥巖為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造，裂隙較發(fā)育，結(jié)構(gòu)完整。加上中風(fēng)化泥巖層含水量較低，錨索鉆孔在中風(fēng)化泥巖層施工過程中，潛孔錘旋轉(zhuǎn)過程中將泥巖磨碎成粉末狀，粉末狀泥巖為揚塵的主要成分，因此在泥巖施工過程中，控制供風(fēng)量能夠有效控制煙塵的傳播，但不能從根本上控制揚塵。泥巖中若存在軟弱夾層或強風(fēng)化層，供風(fēng)量過小，會造成軟弱泥土堵塞潛孔錘鉆頭前方風(fēng)孔。因此，遇到軟弱巖層需控制鉆進壓力和鉆速。

2.2 高壓水泵風(fēng)管供水

錨索施工過程中采用高壓水泵利用三通管向錨索鉆機供風(fēng)管內(nèi)注入適量的高壓水，高壓水與風(fēng)管內(nèi)高壓空氣混合形成混合氣體，到達鉆頭位置，與鉆探過程中產(chǎn)生的粉塵充分混合，達到降塵的目的。

卵石層錨索鉆探施工：由于卵石層內(nèi)含有一定量的水，高壓氣管注水法對卵石層含水量較低的地層影響較大，對卵石層含水量相對較高的地層影響較小中風(fēng)化。泥巖地層錨索鉆探施工：泥巖多為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)完整，造成泥巖中含水量較低，錨索施工過程通過高壓風(fēng)管注水方式降塵效果較好，但是需要對注水量進行嚴(yán)格控制，注水量過大造成風(fēng)管噴出泥漿，場地泥濘，注水量過少達不到降塵的效果。

該項降塵措施實用性廣、應(yīng)用較廣泛[6]。

3 移動式霧炮機降塵

施工過程中采用移動式霧炮機降塵[4]。霧炮機具有移動便利的優(yōu)點，但該降塵措施具有一定的局限性，降塵針對性較差，待揚塵擴散以后再進行噴霧降塵，降塵可控性較差，效率較低，噴霧時間過長、噴霧量過大，容易造成場地、機械及操作人員淋濕，影響施工效率，加上錨索鉆機多使用電動設(shè)備，大面積的噴淋降塵施工用電具有一定的安全隱患，因此在施工過程中應(yīng)控制霧炮機噴出方向和力度。

降塵效果受到風(fēng)向、風(fēng)力、地層、場地等外界因素的影響較大，降塵效果相對較差，實用性一般。

4 揚塵收容裝置

錨索施工過程中采用電動機帶動吸塵裝置，錨索施工空氣出口端采用收容裝置將混合氣體收集、引入硬質(zhì)塑料管，塑料管連接吸塵器入口，混合氣體通過吸塵器濾芯進行過濾，吸塵器出口連接布置一條長2～3m的帆布袋，用于吸收多余的細(xì)顆粒物質(zhì)。

該裝置主要適用于無地下水或者地下水較少、節(jié)理裂隙不發(fā)育、整體性較好的地層。地下水豐富或者地層節(jié)理裂隙發(fā)育且含有地下水的情況下不適用該裝置。

該裝置實用性較差，但在適宜的地層中具有良好的降塵效果，如圖1所示。

式中：s為腦電信號；Q1為對腦電信號進行1/4位數(shù)；Q3為對腦電信號進行3/4位數(shù)。根據(jù)提取好的腦電信號特征，采用ELM和SVM分類器分別對測試數(shù)據(jù)和訓(xùn)練數(shù)據(jù)進行警覺度狀態(tài)的分類。

圖1 揚塵收容裝置

5 孔口高壓噴霧裝置降塵

孔口降塵為一種在錨索施工出風(fēng)口位置進行降塵，有效降低揚塵的效率。錨索鉆機套管孔口高壓噴霧裝置如圖2所示，固定裝置大樣如圖3所示。

圖2 錨索鉆機套管孔口高壓降塵裝置

圖3 固定裝置大樣詳圖

降塵設(shè)備使用過程如下：

5.1 調(diào)試

（1）將高壓水泵接通電源，確保三相電源不反相，確認(rèn)接地線是否完好；高壓水泵電源宜采用遠(yuǎn)程遙控開關(guān)，便于作業(yè)人員開關(guān)操作；作業(yè)人員應(yīng)戴絕緣手套，以免發(fā)生觸電事故。

（2）高壓水泵進水孔接通水源，建議高壓水泵使用自來水（因為自來水中雜質(zhì)較少，不宜堵塞高壓噴頭）；使用其他水源時，高壓水泵的進水口應(yīng)安裝過濾裝置，過濾金屬管建議采用鋼絲管，便于攜帶安拆等工作，避免因堵塞高壓噴頭而使氣流堵塞造成危險。

（3）將高壓泵出水口與降塵裝置進水高壓管采用軟質(zhì)高壓管接通，并將接口處綁扎牢固，以免水壓力過大造成接口處崩開。

（4）啟動前調(diào)高壓泵壓力閥門，啟動時宜采用0.5MPa以下壓力。啟動后空載進行調(diào)試，檢查各高壓噴頭的噴水量及噴水方向是否正常，避免因噴水方向不當(dāng)造成人員受傷。旋轉(zhuǎn)高壓泵壓力閥門，測試各壓力條件下噴淋裝置是否完好。

5.2 安裝

待調(diào)試完畢，確認(rèn)裝置一切正常后可進行降塵裝置的安裝工作。

5.3 降塵過程

在錨索鉆機鉆孔施工過程中，鉆桿⑨快速旋轉(zhuǎn)，刷毛會帶動⑩產(chǎn)生輕微旋轉(zhuǎn)，套管卡箍②會跟隨⑧旋轉(zhuǎn)，套管軸承③是為了保持降塵裝置外殼不會跟隨⑧旋轉(zhuǎn)，保證降塵裝置外殼的穩(wěn)定性。

鉆桿旋轉(zhuǎn)過程中，高壓進水管⑥通過高壓水泵向高壓噴水管⑤加壓供水，噴水管噴頭持續(xù)噴水，在降塵裝置的腔室內(nèi)形成高壓水霧，在鉆機沖擊過程中粉碎的巖屑和粉塵在降塵裝置的腔室內(nèi)遇到高壓水霧后沉積，形成的泥漿通過降塵裝置外殼的排渣管排出。排渣管連接真空泵，可在降塵裝置腔室內(nèi)形成負(fù)壓，能防止施工過程中產(chǎn)生的巖屑粉塵從鉆桿孔逸出而產(chǎn)生污染。通過以上方式實現(xiàn)了錨索施工過程中降塵的目的。

5.4 過程調(diào)壓

在錨索鉆孔施工過程中，會遇到各種不同地層，空壓機的供風(fēng)量也會根據(jù)鉆進地層情況進行調(diào)節(jié)，高壓水泵的壓力也應(yīng)根據(jù)空壓機的供風(fēng)量來調(diào)節(jié)壓力以達到良好的降塵效果。旋轉(zhuǎn)高壓水泵壓力閥門時，應(yīng)根據(jù)降塵效果緩慢旋轉(zhuǎn)，不能快速突然旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)遇到砂卵石地層時，由于鉆孔沖出的大多為較大的顆粒狀砂石，此時應(yīng)調(diào)大空壓機供風(fēng)量，高壓水泵壓力也應(yīng)隨之加大；當(dāng)遇到泥巖地層時，鉆孔沖出的大多為細(xì)顆粒的粉塵，此時高壓水泵壓力應(yīng)隨供風(fēng)量調(diào)小。

5.5 拆卸

待施工完成后，同時關(guān)閉空壓機供風(fēng)和高壓水泵壓力閥門，然后關(guān)閉高壓水泵電源，最后關(guān)閉自來水閥門。

6 結(jié)論與建議

（1）隨著環(huán)保意識的提高，改善施工場地環(huán)境和場地周邊環(huán)境勢在必行。

（2）由于錨索施工的地質(zhì)條件較為復(fù)雜多變，因此在施工過程中選擇合適的降塵措施，能夠取得良好的降塵效果。

（3）降塵過程中，裝置還存在不足之處，需要在實踐中不斷改進和完善。